梯度层对YG6、40Cr钢钎焊接头强度的影响

氮化硅陶瓷与40Cr钢钎焊接头性能的研究

选用cu,nb,mo箔中间层,在特定的焊接参数条件下对ti(c,n)基金属陶瓷/40cr钢接头进行了钎焊试验,分析比较了中间层与钎料的不同匹配对抑制裂纹形核及扩展的影响。结果表明,中间层cu能有效释放接头残余应力,防止接头产生裂纹;中间层nb易溶解并聚集成带状,并在该带状组织与钎缝界面萌生裂纹;中间层mo的减应效果较差。影响ti(c,n)基金属陶瓷/40cr钢钎焊接头残余应力的因素很多,应综合考虑各因素才能达到有效降低接头应力的目的。

在钎焊时间120～1500s、钎焊温度1093～1223k的条件下,采用ag-cu共晶钎料对铜和1cr18ni9ti进行钎焊,利用扫描电镜及能谱仪对其接头的界面组织进行了研究。结果表明,接头界面结构为cu/cu(s.s)/ag(s.s)+cu(s.s)/1cr18ni9ti。以抗剪强度评价其接头的力学性能,发现当钎焊温度为1173k、保温时间为300s时,接头抗剪强度最高,为214mpa。

用镍基钎料真空钎焊镍基合金时钎焊温度对钎料中si、b等元素的扩散有重要作用,因此采用3种钎焊温度对其进行真空钎焊,研究了1080、1110和1140℃钎焊温度下钎缝的微观组织、元素分布及显微硬度等。结果表明,随着钎焊温度的升高,钎料中元素向母材扩散越充分,钎焊温度为1140℃时,钎缝组织基本为固溶体。

通过动态挂片腐蚀实验、宏观和金相组织观察、sem及能谱分析等方法对采用cu-zn钎料、ag-cu钎料、cu-p钎料钎焊的无氧纯铜-低碳钢管钎焊接头的耐蚀性能进行了评价分析.结果表明:采用cu-p钎料时钢和钎缝间出现裂纹,接头遭受腐蚀后铜管内壁普遍腐蚀,同时钎缝因腐蚀而开裂;cu-zn钎缝成型好,但钎缝本身出现由于金相组织发生选择性腐蚀而引起的局部蚀坑,铜管对应处也出现明显减薄性腐蚀;ag-cu钎料所焊接头成型好,接头各处腐蚀轻微.建议采用ag-cu钎料进行铜-低碳钢的钎焊

采用金相显微镜、电子显微镜、x射线能谱仪、显微硬度、力学试验等检测手段,对ta17钛合金/ag95cunili/0cr18ni10ti不锈钢钎焊接头的组织特征进行了分析。结果表明:钎缝中不锈钢/钎料一侧,形成了三层金属间化合物钎缝组织;在钛合金/钎料一侧,形成两个组织区域;同时,银沿钛合金晶间扩散;在凝固钎焊接头的钎缝中,靠近不锈钢一侧出现了ti、cu的富集;靠近钛合金一侧cu原子的含量明显升高,钎缝中心区基本上是纯银;钎缝中除不锈钢/钎料扩散层外,其他各微区的显微硬度并没有增加;从钎缝断口分析也证明钎缝中靠近不锈钢一侧是接头最薄弱的位置。

对铝合金a6061与低碳钢q235进行了电阻点焊点焊,观察分析了接合界面区反应层形貌特征,探讨了焊接电流、焊接时间与电极压力对熔核尺寸和接头抗剪力的影响。

采用bag45cuzn钎料对自蔓延高温合成的tic金属陶瓷与中碳钢进行了真空钎焊连接,利用扫描电镜、电子探针、x射线衍射等分析手段对接头的界面结构和室温抗剪强度进行了研究。结果表明,利用bag45cuzn钎料可实现tic金属陶瓷与中碳钢的连接;接头的界面结构为tic金属陶瓷/(cu,ni)固溶体/ag基固溶体+cu基固溶体/(cu,ni)固溶体/(cu,ni)+(fe,ni)/中碳钢;在连接温度为850℃保温10min的钎焊条件下,接头的抗剪强度可达121mpa。

研究了焊后热处理对k403合金大间隙焊接头中γ′相与接头性能的影响,结果表明经扩散处理接头产生γ′相,呈圆形,其中母材的γ′相尺寸最大,过渡区、钎缝区依次减小;1200℃固溶处理后γ′相呈方形,但由于固溶处理接头析出高熔点化合物相,对接头性能不利;时效处理γ′相沉淀析出充分,形状呈方形,且时效处理有利于化合物相的扩散。

40Cr与A3钢的焊接

研究了ti3al基合金真空钎焊及接头组织性能;分析了不同钎料对接头界面组织和剪切强度的影响,初步优选了钎料,优化了钎焊连接规范参数;利用电子探针、扫描电镜和x射线衍射等方法对接头进行了定性和定量分析。结果表明:采用nicrsib钎料连接时,在界面处有金属间化合物tial3、alni2ti和ni基固溶体生成,tial3和alni2ti的生成降低了接头的剪切强度;采用tizrnicu钎料连接时,在界面处有金属间化合物ti2ni、ti(cu,al)2和ti基固溶体生成,ti2ni和ti(cu,al)2的形成降低了接头的剪切强度;采用agcuzn钎料连接时,在界面处生成ticu、ti(cu,al)2和ag基固溶体,ticu和ti(cu,al)2的生成是降低接头剪切强度的主要原因;采用cup钎料连接时,在界面处生成了cu3p、ticu和cu基固溶体,cu3p和ticu使接头的剪切强度降低;对于nicrsib钎料,当连接温度为1373k,连接时间为5min时,接头的剪切强度最高为2196mpa;对于tizrnicu钎料,当连接温度为1323k,连接时间为5min时,接头的最高剪切强度为2596mpa;对于agcuzn钎料,当连接温度为1173k,连接时间为5min时,接头的最高剪切强度为1254mpa;对于cup钎料,当连接温度为1223k,连接时间为5min时,接头的最高剪切强度为986mpa;采用tizrnicu

采用4种成分的银基钎料制备了钛合金/不锈钢钎焊接头,用力学性能试验、金相试验、扫描电镜分析及电子探针分析方法,测量了钎缝强度,分析了断口形貌和钎缝界面组织。研究表明:不锈钢/ag95cunili/钛合金钎缝强度可达220mpa,在不锈钢/ag95cunili扩散区形成了脆性相;不锈钢/ag88al10mnsi/钛合金钎缝强度为242mpa,不锈钢/ag88al10mnsi一侧的钎缝区易形成裂纹;不锈钢/ag85al8sn/钛合金钎缝强度只有123mpa;不锈钢/ag85al8snni/钛合金钎缝强度可达280mpa,钎料与母材冶金结合较好。

通过宏观观察、金相分析和化学成分分析等方法,对40cr钢法兰焊接接头的断裂原因进行了分析。结果表明,40cr钢法兰焊接接头存在根部裂纹、焊趾裂纹、未熔合和未焊透等焊接缺陷,在应力的作用下,根部裂纹发生扩展,造成接头在使用过程中发生断裂。焊接工艺及操作不当导致法兰焊接接头产生根部裂纹,是其发生早期断裂的主要原因,并对焊接工艺提出了改进建议。

以不同厚度的铜箔、镍箔作为缓解接头残余应力的中间层材料,在钎焊温度820℃,保温时间20min的工艺参数条件下对ti(c,n)基金属陶瓷与45钢进行了钎焊试验。结果表明,无论是采用铜箔还是镍箔,当其厚度从100μm增加到300μm时,接头三点弯曲强度上升趋势平缓;由于铜箔在钎焊过程中大量溶解,削弱了钎料与ti(c,n)基金属陶瓷的化学相容性,降低了界面结合力,从而严重制约了接头强度的提高;使用镍箔的突出特点表现在具有较高的界面强度,与施加铜箔的钎焊接头相比强度显著提高,但其缓解接头残余应力的效果不如铜箔,在靠近钎缝的ti(c,n)基金属陶瓷一侧易引发残余应力集中现象。

采用50ti-20zr-20ni-10cu粉末钎料对ti3al-nb合金与tc4合金进行真空钎焊,通过sem、eds、电子探针及拉伸试验研究不同钎焊温度下钎焊接头的显微组织及性能特征。结果表明,钎焊温度升高钎焊接头强度并不提高;不同温度下钎焊接头中靠近tc4合金基体边界处均生成魏氏体组织,随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧;整个钎焊接头中ti3al-nb合金基体与钎料的反应程度弱于tc4合金基体。

根据实际钎焊条件,采用有限元数值模拟方法对ti(c,n)/45号钢钎焊接头残余应力的大小及分布进行分析,结果表明,在钎焊温度为880℃条件下,接头轴向残余应力在ti(c,n)金属陶瓷侧表现为拉应力,45号钢侧表现为压应力,且拉应力的峰值出现在ti(c,n)金属陶瓷侧的外边缘靠近钎缝的很小区域内。

选用cumnni钎料,对40cr钢与yg8硬质合金进行真空钎焊试验,研究钎焊温度和ni中间层对钎焊接头性能的影响,并用三点弯曲试验确定最佳工艺参数;通过使用扫描电镜观察显微组织及能谱分析钎料中各元素在母材中的扩散情况,并结合钎料在40cr钢和yg8硬质合金上铺展的润湿角的比较,探讨了该钎料与母材的结合性能。结果表明,采用0.2mmni中间层在1020℃下钎焊,钎料与母材、中间层结合较好,无裂纹等缺陷,强度有一定提高。

用光学显微镜、扫描电镜、x射线衍射等分析手段,对高强度za合金钎焊接头的显微组织形态及其特征、性能及界面区的相组成等进行了研究分析。结果表明,用研制的新型高强软钎料钎焊高强度za合金获得的钎焊接头在界面区局部有交互结晶产生;界面区组织构成较复杂,既有cd、sn、zn固溶体,又有少量的细小的mg2sn、mgzn等化合物;固溶体可以提高钎焊接头的强度和韧性,少量细小的化合物可强化基体组织,有利于强度的提高;但连续层状的金属间化合物可引起钎焊接头的脆化,使其性能降低。测试结果表明钎焊接头具有较高的力学性能,延伸率高于母材

采用真空保护下的活性金属钎焊法对95%(质量分数)氧化铝陶瓷与低碳钢进行了钎焊,所用钎料为ag-cu-ti3活性钎料。通过x射线衍射仪(xrd)对界面的反应产物进行了物相分析,并用能谱仪(edax)分析了界面元素组成。结果表明,钎焊接头界面的反应十分复杂,反应产物多种多样,主要是ti3cu3o,ti3al,timn,tife2,tic等物质,界面的反应层按al2o3陶瓷/ti3cu3o/ti3al+timn+tife2+ag(s,s)+cu(s,s)/tic/低碳钢的规律过渡。

采用ag-cu-ti钎料对石墨与铜进行了真空钎焊连接,利用扫描电镜、x射线衍射和室温压剪试验等分析手段对接头的微观组织和室温抗剪强度进行了研究.结果表明,利用ag-cu-ti钎料可以实现石墨与铜的连接;接头的界面结构为石墨/tic/ag-cu共晶组织+铜基固溶体/铜基固溶体/铜;随着钎焊温度的提高或保温时间的延长,tic层的厚度逐渐增大,但并不是随着保温时间延长和钎焊温度的升高无限制增厚;在钎焊温度为870℃,保温时间为15min的真空钎焊条件下,接头的抗剪强度达到17mpa的最大值.剪切性能试验时断裂均发生在石墨母材的近界面处.

采用真空钎焊方法对3a21铝合金进行了试验,针对固态高纯镁在真空下加热挥发的特性,试验研究了炉膛中放置不同质量的活性元素镁对铝合金真空钎焊接头性能的影响。采用材料万能试验机和金相显微镜获得并分析了接头力学性能和显微组织。结果表明,比较炉膛内放置三种不同质量镁的钎缝抗剪强度,当单位体积镁质量达到235g/m3时其强度最高,达到78mpa;金相组织显示,真空钎焊接头中主要强化相为mg2si,单位体积镁质量达到235g/m3时钎缝区宽度最小,约0.06mm;通过获取不同产品在325℃以上的停留时间,可定量掌握炉膛预置固态镁质量。

采用zn-22al钎料对铜铝异种合金进行了火焰钎焊,并用加速老化试验模拟了其服役环境.研究了时效过程中铜铝钎焊接头界面化合物的形貌变化及其对铜铝钎焊接头电阻率和抗剪强度的影响,并对其生长规律进行了初步计算.结果表明,铜侧界面化合物在250℃恒温时效过程中不断变厚,其生长规律呈抛物线状,且其生长系数约为6.1×10-13cm2/s;当界面化合物的厚度为4.2μm和18.1μm时,铜铝接头的电阻分别为120.3μω和132.9μω,该界面化合物厚度对电阻率的影响系数为0.25;铜铝接头抗剪强度在时效过程中先有3%的上升,随后逐渐降低至接头初始值的85%.